DHT11使用详解
产品概述
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传 感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高 的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测 温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快 响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的 湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内 部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集 成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使 其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。
接口说明
建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使 用合适的上拉电阻
-
典型应用电路
电源引脚
供电电压范围3—5.5V 。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态 ，此 期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去 耦滤波。
串行接口 (单线双向)
DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次 通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数 部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:
一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
- 数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据 +8bit校验和
- 数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位
通讯过程
用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主 机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集, 用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集, 如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后 转换到低速模式。
- 通讯过程如图1所示
总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必 须大于18毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后, 等待主机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束 后,延时等待20-40us后, 读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换 到输入模式,或者输出高电平均可, 总线由上拉电阻拉高。
总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉 高80us,准备发送数据 ,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短定 了数据位是0还是1.格式见下面图示.如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有 响应,请检查线路是否连接正常.当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线 50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。
- 数字0信号表示
-
数字1信号
数字0信号与数字1信号的不同之处在于高电平的时间不同，利用这点，我么们可以通过设置电平时间阈值来判断信号的种类。
测量分辨率
测量分辨率分别为 8bit（温度）、8bit（湿度）
电气特性
VDD=5V，T=25℃，
| 参数 | 条件 | min | typ | max | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 供电 | DC | 3 | 5 | 505 | V |
| 供电电流 | 测量 | 0.5 | 205 | mA | |
| 平均 | 0.2 | 1 | mA | ||
| 待机 | 100 | 150 | uA | ||
| 采样周期 | 秒 | 2 | 次 |
注：最新版厂家升级，采样周期为2秒，老版为1秒。
DHT11驱动程序
了解了DHT11 的时序逻辑接下来姐可以开始驱动程序的编写，驱动程序的编写也比较简单，接下来一步一步看吧。
-
DHT11.h
我们定义了以下几个函数和IO口宏定义，标注了各自的功能#define DHT11PORT GPIOA //定义IO接口 #define DHT11_IO GPIO_Pin_15 //定义IO接口 void DHT11_IO_OUT (void); // 设置IO口为输出模式 void DHT11_IO_IN (void); // 设置IO口为输入模式 void DHT11_RST (void); // 复位DHT11 u8 Dht11_Check(void); // 检查DHT11是否正常 u8 Dht11_ReadBit(void); // 读取一位数据 u8 Dht11_ReadByte(void); // 读取一个字节 u8 DHT11_Init (void); // DHT11 初始化 u8 DHT11_ReadData(u8 *h); // DHT11读取数据 -
DHT11.c
接下来对上面函数的声明做一一说明。
-
IO口模式
void DHT11_IO_OUT (void){ //端口变为输出 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_IO; //选择端口号（0~15或all） GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //选择IO接口工作方式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置IO接口速度（2/10/50MHz） GPIO_Init(DHT11PORT, &GPIO_InitStructure); } void DHT11_IO_IN (void){ //端口变为输入 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_IO; //选择端口号（0~15或all） GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //选择IO接口工作方式 GPIO_Init(DHT11PORT, &GPIO_InitStructure); }-
复位DHT11
void DHT11_RST (void){ //DHT11端口复位，发出起始信号（IO发送） DHT11_IO_OUT(); GPIO_ResetBits(DHT11PORT,DHT11_IO); // delay_ms(20); //拉低至少18ms GPIO_SetBits(DHT11PORT,DHT11_IO); // delay_us(30); //主机拉高20~40us }复位DHT11就是发送DHT11起始信号，告诉传感器通讯开始
-
检查DHT11是否正常
u8 Dht11_Check(void){ //等待DHT11回应，返回1:未检测到DHT11，返回0:成功（IO接收） u8 retry=0; DHT11_IO_IN();//IO到输入状态 while (GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO)&&retry<100){//DHT11会拉低40~80us retry++; delay_us(1); } if(retry>=100)return 1; else retry=0; while (!GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO)&&retry<100){//DHT11拉低后会再次拉高40~80us retry++; delay_us(1); } if(retry>=100)return 1; return 0; }检查DHT11是否正常，正常的话会在单片机发送起始信号完成后，传感器返回80us低电平，然后发送80us高电平。即证明DHT11工作正常，该函数工作正常返回0，否则返回1，该函数中利用了while循环检测在一定时间内的电平变化，此类用法在后面也会经常用到。
-
DHT11 初始化
u8 DHT11_Init (void){ //DHT11初始化 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //APB2外设时钟使能 DHT11_RST();//DHT11端口复位，发出起始信号 return Dht11_Check(); //等待DHT11回应 }在上电后，对IO端口初始化，和检查DHT11状态。需要特别指出的是，在上电后到对DHT11初始化前应有1s的稳定期，等待传感器稳定。可以在单片机上电后采用1s延时处理。
-
读取一位数据（返回值0/1）
u8 Dht11_ReadBit(void){ //从DHT11读取一个位 返回值：1/0 u8 retry=0; while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO)&&retry<100){//等待变为低电平 retry++; delay_us(1); } retry=0; while(!GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO)&&retry<100){//等待变高电平 retry++; delay_us(1); } delay_us(40);//等待40us //用于判断高低电平，即数据1或0 if(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO))return 1; else return 0; }该函数采用两个while循环是等待每个周期的电平变化，先等待低电平到来，后等待高电平到来，延时40us后判断引脚电平，来判断该位数据为1或0。之所以是40微秒是因为传感器数字0的信号持续时间为26-28us，数字1的信号持续时间为70us，选择一个中值来区分两种信号，当然也可以选择其他值，但最好在40us附近，在while循环中选择循环100次也就是100us，是因为防止当单片机由于某些原因迟迟收不到传感器电平信号，造成死机。
-
读取一个字节 （返回值：读到的数据）
u8 Dht11_ReadByte(void){ //从DHT11读取一个字节 返回值：读到的数据 u8 i,dat; dat=0; for (i=0;i<8;i++){ dat<<=1; dat|=Dht11_ReadBit(); } return dat; }循环读入一个字节的数据，并将每一步新加入的数据放置在最低位。
-
DHT11读取数据（读取成功返回0，失败返回1）
u8 DHT11_ReadData(u8 *h){ //读取一次数据//湿度值(十进制，范围:20%~90%) ，温度值(十进制，范围:0~50°)，返回值：0,正常;1,失败 u8 buf[5]; u8 i; DHT11_RST();//DHT11端口复位，发出起始信号 if(Dht11_Check()==0){ //等待DHT11回应 for(i=0;i<5;i++){//读取5位数据 buf[i]=Dht11_ReadByte(); //读出数据 } if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]){ //数据校验 *h=buf[0]; //将湿度值放入指针1 h++; *h=buf[2]; //将温度值放入指针2 } }else return 1; return 0; }读取数据将数据存入数组，这里仅保留了温度数据的整数位，注意数据较验方法，校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位
-
-
DHT11.c
#include "dht11.h" void DHT11_IO_OUT (void){ //端口变为输出 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_IO; //选择端口号（0~15或all） GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //选择IO接口工作方式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置IO接口速度（2/10/50MHz） GPIO_Init(DHT11PORT, &GPIO_InitStructure); } void DHT11_IO_IN (void){ //端口变为输入 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_IO; //选择端口号（0~15或all） GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //选择IO接口工作方式 GPIO_Init(DHT11PORT, &GPIO_InitStructure); } void DHT11_RST (void){ //DHT11端口复位，发出起始信号（IO发送） DHT11_IO_OUT(); GPIO_ResetBits(DHT11PORT,DHT11_IO); // delay_ms(20); //拉低至少18ms GPIO_SetBits(DHT11PORT,DHT11_IO); // delay_us(30); //主机拉高20~40us } u8 Dht11_Check(void){ //等待DHT11回应，返回1:未检测到DHT11，返回0:成功（IO接收） u8 retry=0; DHT11_IO_IN();//IO到输入状态 while (GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO)&&retry<100){//DHT11会拉低40~80us retry++; delay_us(1); } if(retry>=100)return 1; else retry=0; while (!GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO)&&retry<100){//DHT11拉低后会再次拉高40~80us retry++; delay_us(1); } if(retry>=100)return 1; return 0; } u8 Dht11_ReadBit(void){ //从DHT11读取一个位 返回值：1/0 u8 retry=0; while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO)&&retry<100){//等待变为低电平 retry++; delay_us(1); } retry=0; while(!GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO)&&retry<100){//等待变高电平 retry++; delay_us(1); } delay_us(40);//等待40us //用于判断高低电平，即数据1或0 if(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO))return 1; else return 0; } u8 Dht11_ReadByte(void){ //从DHT11读取一个字节 返回值：读到的数据 u8 i,dat; dat=0; for (i=0;i<8;i++){ dat<<=1; dat|=Dht11_ReadBit(); } return dat; } u8 DHT11_Init (void){ //DHT11初始化 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //APB2外设时钟使能 DHT11_RST();//DHT11端口复位，发出起始信号 return Dht11_Check(); //等待DHT11回应 } u8 DHT11_ReadData(u8 *h){ //读取一次数据//湿度值(十进制，范围:20%~90%) ，温度值(十进制，范围:0~50°)，返回值：0,正常;1,失败 u8 buf[5]; u8 i; DHT11_RST();//DHT11端口复位，发出起始信号 if(Dht11_Check()==0){ //等待DHT11回应 for(i=0;i<5;i++){//读取5位数据 buf[i]=Dht11_ReadByte(); //读出数据 } if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]){ //数据校验 *h=buf[0]; //将湿度值放入指针1 h++; *h=buf[2]; //将温度值放入指针2 } }else return 1; return 0; }